Лабораторные

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

Ф І З И К А

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

Рекомендовано науково-методичною радою Київського національного університету будівництва і архітектури

як навчальний посібник для студентів усіх спеціальностей

Друге видання, виправлене і доповнене

Київ 2006

3

4

5

ПЕРЕДМОВА

Фізичний практикум займає чільне місце при підготовці майбутніх фахівців – інженерів та технологів. Він спрямований, з одного боку, на більш глибоке засвоєння основних фізичних закономірностей, а з іншого

– допомагає набути майбутнім фахівцям навички експериментування. Фізичний практикум виступає своєрідним вступом до подальшої самостійної роботи студентів.

Даний посібник узагальнює багаторічний досвід проведення лабораторних робіт викладачами кафедри фізики КНУБА та включає ті нововведення, які обумовлені вимогами часу. На відміну від попередніх видань “Методичних вказівок” до виконання окремих лабораторних робіт [3–6] та “Фізичного практикуму” [7] 1999 р. в навчальному посібнику доповнені “Вступ до практикуму”, глава “На допомогу студентові” та “Спецпрактикуми”.

Враховуючи ту обставину, що за навчальними планами підготовки бакалаврів фізичний практикум передує практикумам з інших дисциплін, у навчальному посібнику висвітлено цілу низку питань, яким можна дати загальну назву “На допомогу студентові”. Зокрема, у “Вступі до практикуму” наведені загальні вимоги, правила поведінки та обов‟язки учасників практикуму, відомості про вимірювання фізичних величин, елементи теорії похибок, наведені конкретні приклади обробки результатів експерименту, побудови графіків та оформлення звітів про виконання лабораторної роботи. Окремо розглянуто метод найменших квадратів та спосіб обробки результатів експерименту за допомогою персонального комп‟ютера.

Врозділі “Спецпрактикуми” наведені короткі теоретичні відомості та методичні вказівки до виконання додаткових (орієнтованих на окрему спеціальність) лабораторних робіт. Це, зокрема, “Експеримент на лінії з комп‟ютером” для студентів спеціальностей ІУСТ, ІТЕП, АУТП; “Геометрична оптика та оптичні прилади” для спеціальностей ІГ та “КАДАСТР”, “Основи фізики навколишнього середовища» для спеціальностей зі спрямованістю “Екологія”.

Вкожній лабораторній роботі дано список рекомендованої літератури для детального вивчення студентом теорії за тематикою роботи. Але, зважаючи на можливість «забігання» лабораторних занять порівня-

6

но з вивченням теоретичного матеріалу, лабораторні роботи загального та будь-якого із спецпрактикумів супроводжуються короткими теоретичними відомостями та виведенням робочих формул.

Враховуючи те, що з 2004 року Університет бере участь в експерименті щодо переходу на кредитно-модульну систему підготовки фахівців, кафедра намагається максимально запобігти розриву в часі між викладанням теоретичного матеріалу та лабораторним практикумом. Для цього, залежно від кількості та обсягів навчальних модулів, для кожної спеціальності формуються графіки виконання лабораторних робіт, прив‟язані в часі до теоретичного матеріалу, що викладається в лекційному курсі.

Посібник рекомендовано студентам всіх спеціальностей та всіх форм навчання університету.

7

ВСТУП ДО ПРАКТИКУМУ

Фізика – наука експериментальна і тому одержання та обробка результатів вимірювань складає значну частину загального обсягу знань та вмінь, які повинен опанувати студент. Все це можна засвоїти, користуючись даним посібником.

У главі І, яка складається з чотирьох розділів, наведена теорія похибок фізичних вимірювань, способи наближених обчислень та теорія методу найменших квадратів, який широко використовується при обробці результатів за допомогою комп‟ютера.

Зважаючи на те, що більшість студентів знайомиться з лабораторним практикумом вперше, додано розділ “Як написати звіт”, в якому досить детально, на прикладі конкретних робіт, розглянуто всі складові процесу оформлення звіту з використанням матеріалу інших трьох розділів. Тому, перш ніж починати виконання лабораторного практикуму, всім студентам рекомендовано ознайомитись зі змістом вступу та глави І посібника й користуватись ними під час обробки результатів вимірювання та оформлення звітів з кожної лабораторної роботи.

На кафедрі фізики розроблені програми обробки фізичного експерименту за допомогою комп‟ютера. Для цього існує комп‟ютерний клас кафедри. Обробка результатів вимірювань з допомогою комп‟ютера не є обов‟язковою, але студентам рекомендується провести розрахунки вимірювань декількох лабораторних робіт саме таким чином. Відмінності в процедурі оформлення звіту, що виникають при такому способі обробки результатів, підкаже викладач.

Лабораторний практикум починається зі вступного заняття. Це перше заняття групи на кафедрі фізики, яке є організаційним. На цьому занятті викладач:

проводить інструктаж з техніки безпеки в лабораторії кафедри фізики;

здійснює поділ студентської групи на підгрупи та лабораторні бригади;

ознайомлює з графіком виконання робіт кожною бригадою;

надає рекомендації щодо літератури та методичних посібників, які можуть бути використані при підготовці та відпрацюванні лабораторних робіт;

ознайомлює студентів з вимогами до виконання лабораторних робіт.

8

Виконання кожної лабораторної роботи передбачає окремі етапи:

1.Самостійну домашню підготовку до лабораторної роботи.

2.Отримання дозволу на виконання роботи.

3.Виконання роботи та фіксування результатів вимірювання.

4.Оформлення звіту.

5.Захист лабораторної роботи.

Розглянемо кожний етап детальніше.

1. Що включає самостійна домашня підготовка?

Студент, який знає номер своєї бригади, визначає за графіком номер та назву тієї лабораторної роботи, яка буде виконуватись на даному лабораторному занятті. Скориставшись рекомендованим методичним посібником вдома або у читальному залі, готується до виконання лабораторної роботи. В ході підготовки студент може проконсультуватись у викладача. Результатом підготовки має бути:

конспект у лабораторному зошиті методичних вказівок до виконання даної лабораторної роботи;

володіння в достатньому обсязі теоретичним матеріалом за темою роботи. (Для цього можна скористатись наведеними вказівками до виконання лабораторної роботи у методичному посібнику, контрольними запитаннями до лабораторної роботи або підручником);

вміння чітко формулювати назву, мету та завдання даної лабораторної роботи;

знання методики виконання лабораторної роботи та необхідного обладнання, яким користуються в даній роботі.

2. Як отримати дозвіл на виконання роботи?

Для того, щоб одержати дозвіл на виконання даної лабораторної роботи необхідно:

►мати в лабораторному зошиті студента скорочений (або повний) запис методичних матеріалів, необхідних як для виконання самої роботи, так і для оформлення звіту та захисту лабораторної роботи. Теоретичні відомості з рекомендованої літератури можуть бути подані в скороченій формі;

9

►знати, яка мета роботи та яке конкретне завдання ставиться перед студентом;

►знати, які вимірювання, яким чином і в якій послідовності слід здійснювати;

►знати, які матеріали, прилади, установки необхідні для виконання роботи.

Надаючи допуск викладач попереджує (іноді застерігає) про те, чого не можна робити взагалі чи не можна робити без нагляду викладача або лаборанта.

3. Виконання роботи та фіксування результатів вимірювання.

Студент виконує лабораторну роботу під наглядом викладача. Електричні схеми включаються у коло тільки після перевірки викладачем або лаборантом. Виконання лабораторної роботи фіксується в лабораторному журналі при наявності в студентських лабораторних зошитах результатів вимірювань.

4. Як правильно оформити звіт?

Розрахунок результатів вимірювання, побудова графіків та оформлення звіту проводиться за рамками лабораторних занять. Рекомендації щодо обробки результатів вимірювань (правила наближених обчислень, обчислення похибок фізичних вимірів) та оформлення звіту (на конкретних прикладах) приведені в главі І.

6. Як захистити роботу?

Загальні положення про захист лабораторної роботи такі:

-до захисту роботи допускають студентів, які виконали роботу та здали правильно оформлений звіт;

-захистом роботи є підтвердження студентом в бесіді з викладачем розуміння теоретичних положень, фізичних термінів, понять на тему роботи в обсязі, окресленому набором контрольних запитань, які приведені в кінці кожної роботи;

-додаткові запитання, направлені на вияснення більш глибокого розуміння студентом фізичної суті явищ, можуть бути задані студентові для виставлення оцінки "добре" чи "відмінно";

-результати опитування заносяться до лабораторного журналу з відповідною оцінкою.

10